[发明专利]一种大规模分布式无人机集群的共识主动邻居优选方法在审

专利信息
申请号: 202210716458.1 申请日: 2022-06-22
公开(公告)号: CN115113644A 公开(公告)日: 2022-09-27
发明(设计)人: 沈凯;郭文君;朱毅晓;丁应和;钟鼎 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10
代理公司: 北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙) 11639 代理人: 张利萍
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 大规模 分布式 无人机 集群 共识 主动 邻居 优选 方法
【说明书】:

发明提供了一种大规模分布式无人机集群的共识主动邻居优选方法,能够解决无人机集群系统信息交互对象选择问题,尤其适用于大规模分布式无人机集群。该方法包括:对于当前无人机i,如果其可选邻居数量小于或等于邻居集上限nC,则将所有可选邻居加入邻居集合,得到邻居优选结果;如果可选邻居数量大于nC,则根据碰撞安全距离,将可选邻居分为过近邻和非过近邻,将所有所述过近邻加入邻居集合;在过近邻不满邻居集上限nC时,则需要进行填充,即根据距离空间最近、状态最近的条件从非过近邻中筛选优选邻居作为邻居补充,加入邻居集合,得到邻居优选结果。

技术领域

本发明属于无人机集群控制领域,具体涉及一种大规模分布式无人机集群的共识主动邻居优选方法。

背景技术

随着人工智能、卫星导航、网络通信等技术的飞速发展,应用于各领域的无人机应运而生,尤其是在农业、地面遥感、空中物流、军事察打等领域。与传统飞机相比,无人机具有速度快、全天候、非接触、零伤亡等特点,因此在实战中得到了广泛应用。尽管无人机技术发展迅猛,性能日益强大,但单个无人机也难以独立完成复杂任务,尤其是在解决空间上呈分布式状态、时间上需并行处理的复杂任务时,单个无人机难以发挥作用;同时,受平台载荷的制约,单个无人机能够配备的资源受限,完成任务的能力也有限。针对上述问题,在实际应用中往往需要多无人机协同配合,构成无人机集群系统。

对于分布式无人机集群而言,每架无人机仅能进行有限、局部的信息交互。邻居(信息交互对象)的选择决定了集群的秩序和凝聚力。总的来说,受个体感知、通信、运算能力以及运动能力的限制,邻居选择需要综合考虑个体间的空间间距,运动状态、计算量、信息量等影响因素。

针对上述影响因素,以及信息交互过程中所需的信息连续性与可靠性,需要设计一种无人机集群的共识主动优选方法,使得智能群体中通过智能个体自治来进行信息协调。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种适用于大规模分布式无人机集群的共识主动邻居优选方法,能够解决无人机集群系统信息交互对象选择问题。

为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的。

一种适用于大规模分布式无人机集群的共识主动邻居优选方法,包括:

步骤一、确定当前无人机i的可选邻居;

步骤二、如果可选邻居数量小于或等于邻居集上限nC,则将所有可选邻居加入邻居集合,得到当前无人机i的邻居优选结果;如果可选邻居数量大于邻居集上限nC,则执行步骤三;

步骤三、首先根据碰撞安全距离对可选邻居进行缩减:根据碰撞安全距离,将可选邻居分为过近邻和非过近邻,将所有所述过近邻加入邻居集合;

然后,在当前邻居集合不满邻居集上限nC的情况下,进行填充:根据距离空间最近、状态最近的条件从非过近邻中筛选优选邻居作为邻居补充,加入邻居集合,得到当前无人机i的邻居优选结果。

优选地,所述在邻居集合不满邻居集上限nC的情况下,进行填充为:

首先根据空间距离选择阈值rS,从非过近邻中筛选出与当前无人机i距离小于rS的可选邻居,作为位置最近邻;将位置过近邻和位置最近邻作为邻居优选结果;

若位置最近邻数量大于可补充上限nC,free,则需对位置最近邻进行缩减;此时,进一步根据状态距离选择阈值rV,从位置最近邻中筛选出与当前无人机i状态距离小于rV的可选邻居,作为状态最近邻;将过近邻和状态最近邻的全部或部分作为邻居优选结果;

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